Математическое моделирование структуры и электрофизических свойств полимерных систем разных классов

• Автор: Нгуен Тунг Лам
• Шифр специальности: 05.13.01, 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

1.1 Модельное представление композиционных полимерных систем, содержащих наполнители с квазисферической формой частиц разной концентрации и прогнозирование их макроскопических свойств

1.2 Математическая модель структуры материалов с разной плотностью заполнения.

1.3 Методы статистического исследования структуры и свойств композиционных материалов на математических моделях
Выводы .

ГЛАВА II. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ с

ВКЛЮЧЕНИЯМИ РАЗНОЙ ФОРМЫ

2.1 Методы расчета электрического поля композиционных диэлектриков

2.2 Расчет распределения потенциалов и напряженности поля в диэлектрике с включениями симметричной формы.
2.3 Расчет распределения потенциалов и электрической напряженности в диэлектрике с включениями несимметричной формы.
2.4 Методы исследования и расчта электрической прочности неоднородных диэлектриков на математических моделях
Выводы .
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ В ПЕРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЯХ.
3.1 Модифицированная модель Дебая и е использование для описания
процессов молекулярной подвижности в полимерных системах.
3.2 О роли структурной неоднородности полимерных материалов в
формировании их физических свойств
ф 3.3 Оценка степени структурной неоднородности полимерных
материалов по данным их релаксационной спектрометрии
3.4 Компьютерная обработка и анализ экспериментальных данных релаксационной спектрометрии полимерных материалов разных
классов.
3.5 Термодинамическое описание одновременного действия на модифицированные полимерные материалы электрических и механических полей при разных температурах.
3.6 Диагностика и прогнозирование свойств полимерных систем разных классов
Выводы
ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНОНЕОДНОРОДНЫХ
ПОЛИМЕРНЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ МЕТОДОМ ТЕПЛОВЫХ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ФЛУКТУАЦИЙ.
4.1 Теоретические основы тепловых электромагнитных флуктуаций в полимерных системах.
4.2 Методика изучения электромагнитных флуктуаций в полимерных диэлектриках
4.3 Сравнение результатов экспериментальных исследований полимерных систем.1 1
4.4 Тепловые электромагнитные флуктуации полимерных систем при их физической и физикохимической модификации.
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В системах с инертными включениями сферической формы малой концентрации, когда взаимодействие между частицами включений пренебрежимо мало, эффективные параметры системы можно рассчитать с помощью моделей на основе теории потенциального поля. При более высокой концентрации включений для учета образования проводящих мостиков между включениями применяется теория протекания. В случаях, когда введение наполнителей приведет к изменению структуры полимерного связующего вблизи фазовой границы и образованию пор и пустот в материале хорошие результаты дает метод поэтапного усреднения. Структуры со статистическим распределением элементов моделируются путем случайного разыгрывания местоположения каждого элемента в заданном представительном объеме. Такие модели легко реализуются на ЭВМ с помощью алгоритмов моделирования. Так как модель имеет статистический характер, для расчета ее параметров применяется метод статистического исследования. На основании представлений о композиционных полимерных материалах как сложных системах, подсистемы которых являются наполнителями, может быть реализовано их математическое моделирование, позволяющее производить их качественное и количественное описание. Качественное описание дает возможность наглядных представлений о влиянии формы частиц наполнителей как активных, так и инертных на плотность их упаковки в объеме композиции. Ф частиц наполнителя со свойствами композиции, так и прогнозирование их изменения при существенных повышениях концентрации. При этом важное значение имеет сопоставление полученных расчетных значений с экспериментальными. В нашем случае последние были получены при изучении теплофизических свойств реальных композиционных материалов, имеющих поры и пустоты и характеризующиеся наличием граничных слоев у частиц наполнителя. Для описания процессов теплопереноса в полимерных композиционных материалах ПКМ необходимо знать зависимость эффективной теплопроводности наполненного полимера от геометрии, ориентации, физикохимических особенностей взаимодействия, теплофизических параметров, концентрации и распределения, входящих в композицию компонентов , , . В общем случае для определения эффективных свойств ПКМ необходимо иметь распределения физических полей во всех компонентах гетерогенной системы и перейти на их основе к модели квазиоднородной среды, позволяющей провести расчет искомых свойств . Наиболее распространенным методом теоретического исследования теплопроводности гетерогенных систем является метод обобщенной проводимости, основанный на аналогии между дифференциальными уравнениями стационарного теплового потока, электрического тока, диффузии, диэлектрической проницаемости, магнитной восприимчивости и др. Теория обобщенной проводимости дает хорошие результаты, если учитываются реальная структура материала, пористость системы, размеры частиц и пор, способы контактирования частиц, влияние кондуктивной, конвективной и радиационной составляющих на эффективную теплопроводность системы ,. К классическим решениям теории обобщенной проводимости относится уравнение Максвелла, рассчитавшего поле системы, состоящей из изотропной среды, в которую вкраплены посторонние частицы сферической формы. Расстояние между частицами предполагалось достаточно большим для того, чтобы можно было пренебречь их взаимодействием. Лзфф эффективная теплопроводность гетерогенной системы Л теплопроводность непрерывной фазы Л2 теплопроводность диспергированной фазы и объемная концентрация диспергированной фазы. Не менее известны решения Оделевского для хаотически распределенных частиц и для матричной системы с кубическими включениями, центры которых образуют кубическую решетку, а грани параллельны. Л и Л2 теплопроводность компонентов. Большое влияние на значение Лфф оказывает форма вкрапленных частиц. Ч Л,Л. Ь отражает влияние формы частиц. А . Представленные модели основываются на парциальных вкладах связующего и хаотически внедренных в него частиц наполнителя. Учет вкладов указанных механизмов модификации теплопереноса наиболее продуктивно реализуется в различных методах поэтапного усреднения .